第5章螺紋連接-第6章鍵鏈接.

1、 連接是指被連接件與連接件的組合。常見(jiàn)的連接是指被連接件與連接件的組合。常見(jiàn)的機(jī)械連接有兩類：機(jī)械連接有兩類：一是機(jī)械一是機(jī)械動(dòng)連接動(dòng)連接，如運(yùn)動(dòng)副；，如運(yùn)動(dòng)副；二是機(jī)械二是機(jī)械靜連接靜連接，本章所學(xué)習(xí)內(nèi)容是機(jī)械靜，本章所學(xué)習(xí)內(nèi)容是機(jī)械靜連接問(wèn)題。連接問(wèn)題。不可拆連接不可拆連接裝拆方便，多次裝拆無(wú)損于裝拆方便，多次裝拆無(wú)損于使用性能。如使用性能。如螺紋連接、鍵連螺紋連接、鍵連接、銷連接接、銷連接在拆開聯(lián)接時(shí)會(huì)損壞聯(lián)接在拆開聯(lián)接時(shí)會(huì)損壞聯(lián)接中的零件或使用性能。如中的零件或使用性能。如焊焊接、鉚接、粘接接、鉚接、粘接連接連接可拆連接可拆連接（永久性連接永久性連接）第五章第五章 螺紋連接與螺旋傳動(dòng)螺

2、紋連接與螺旋傳動(dòng)5.1 螺紋連接的基本知識(shí)5.2 螺紋連接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件5.3 螺紋連接的預(yù)緊5.4 螺紋連接的防松5.5 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)5.6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算 5.7 螺紋連接件的材料和許用應(yīng)力 5.8 提高螺栓聯(lián)接強(qiáng)度的措施 5.9 滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)簡(jiǎn)介 （一）教學(xué)要求（一）教學(xué)要求1 1、熟悉螺紋的類型、主要參數(shù)、特點(diǎn)及應(yīng)用、熟悉螺紋的類型、主要參數(shù)、特點(diǎn)及應(yīng)用2 2、掌握螺紋聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用場(chǎng)合、掌握螺紋聯(lián)接的主要類型及應(yīng)用場(chǎng)合3 3、熟悉螺栓聯(lián)接的預(yù)緊和防松、熟悉螺栓聯(lián)接的預(yù)緊和防松4 4、掌握單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算、掌握單個(gè)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算5 5、掌握螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

3、，了解提高螺紋聯(lián)接、掌握螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，了解提高螺紋聯(lián)接強(qiáng)度的常用措施和螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度的常用措施和螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)（二）教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)1 1、螺紋聯(lián)接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用、螺紋聯(lián)接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用2 2、緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算、緊螺栓聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算3 3、螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、螺旋線：、螺旋線： 將一傾斜角為將一傾斜角為的直線繞在圓柱體的直線繞在圓柱體上便形成一條螺旋線。上便形成一條螺旋線。2、螺紋：、螺紋：平面始終通過(guò)圓柱體軸線就平面始終通過(guò)圓柱體軸線就得到螺紋。若改變平面圖形得到螺紋。若改變平面圖形的形狀，可得到的形狀，可得到三角形三角形、梯梯形

4、形、鋸齒形鋸齒形、矩形、矩形螺紋螺紋。取一個(gè)平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使取一個(gè)平面圖形沿螺旋線運(yùn)動(dòng)并使3、螺紋副：、螺紋副：內(nèi)外螺紋旋合組成螺旋內(nèi)外螺紋旋合組成螺旋副或稱螺紋副。副或稱螺紋副。5.1 螺紋聯(lián)接的基本知識(shí)二、螺紋分類二、螺紋分類1 1、將螺紋軸線豎直、將螺紋軸線豎直放置，螺旋線放置，螺旋線自左自左向右向右逐漸逐漸升高升高的是的是右旋右旋螺紋。反之也螺紋。反之也成立。成立。2 2、從端部沿軸線看從端部沿軸線看去，當(dāng)螺紋去，當(dāng)螺紋順時(shí)針順時(shí)針?lè)较蚍较蛐D(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)為為旋進(jìn)旋進(jìn)時(shí)時(shí)，此螺紋為，此螺紋為右旋右旋螺螺紋。紋。左旋左旋右旋右旋雙線螺紋雙線螺紋單線螺紋單線螺紋 三角形螺紋，主要有三角形螺

5、紋，主要有普通螺紋普通螺紋和和管螺紋管螺紋，前者多，前者多用于用于緊固聯(lián)接緊固聯(lián)接和后者用于和后者用于緊密聯(lián)接緊密聯(lián)接。1、普通螺紋、普通螺紋 在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，把牙在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，把牙型角型角=60=60的三角形米制螺紋稱的三角形米制螺紋稱為普通螺紋為普通螺紋，以大徑，以大徑d為公稱直徑。為公稱直徑。（1）普通螺紋種類）普通螺紋種類 因?yàn)橐驗(yàn)橥还Q直徑可以有多種螺距的同一公稱直徑可以有多種螺距的螺紋螺紋，其，其中中螺距最大螺距最大的稱為的稱為粗牙螺紋粗牙螺紋，其余的稱為，其余的稱為細(xì)牙細(xì)牙螺紋螺紋。一、三角形螺紋一、三角形螺紋常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用（2）粗、細(xì)螺紋特點(diǎn)、適用范圍）

6、粗、細(xì)螺紋特點(diǎn)、適用范圍細(xì)牙螺紋：細(xì)牙螺紋：升角小，小徑大，自鎖性能好，強(qiáng)升角小，小徑大，自鎖性能好，強(qiáng)度高，但不耐磨損，易滑扣，用于度高，但不耐磨損，易滑扣，用于薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)薄壁零件、受動(dòng)載荷的聯(lián)接和微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整。機(jī)構(gòu)的調(diào)整。粗牙螺紋：粗牙螺紋：應(yīng)用最廣。應(yīng)用最廣。粗牙螺紋粗牙螺紋細(xì)牙螺紋細(xì)牙螺紋2、管螺紋、管螺紋管螺紋種類：管螺紋種類： 管螺紋除普通細(xì)牙螺紋外，還有管螺紋除普通細(xì)牙螺紋外，還有60、55的圓柱的圓柱管螺紋和管螺紋和60、55的圓錐管螺紋。的圓錐管螺紋。 管螺紋廣泛用于水、汽、油管路聯(lián)接中。管螺紋廣泛用于水、汽、油管路聯(lián)接中。二、梯形（雙向）和鋸齒形（單向

7、）螺紋二、梯形（雙向）和鋸齒形（單向）螺紋 梯形螺紋與鋸齒形螺紋一般用于梯形螺紋與鋸齒形螺紋一般用于傳動(dòng)傳動(dòng)，效率高效率高。它們的它們的牙側(cè)角牙側(cè)角 比三角形螺紋小的多，可以比三角形螺紋小的多，可以減少摩擦減少摩擦和和提高效率提高效率。鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋梯形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋鋸齒形螺紋牙側(cè)角牙側(cè)角 =3=3。鋸齒形螺紋只能用于鋸齒形螺紋只能用于承受承受單向軸向載荷單向軸向載荷。梯形螺紋梯形螺紋牙側(cè)角牙側(cè)角 =15=15效率效率比鋸齒形螺紋比鋸齒形螺紋低。低。返回返回常用的螺紋牙型、特點(diǎn)及應(yīng)用梯形螺紋梯形螺紋結(jié)構(gòu)：牙形角特點(diǎn)：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好 應(yīng)用：用于傳動(dòng) 矩形螺紋矩形螺

8、紋 結(jié)構(gòu)：牙形角性能：效率較高、牙根強(qiáng)度小、工藝性差 應(yīng)用：用于傳動(dòng) 矩齒形螺紋矩齒形螺紋 結(jié)構(gòu)：工作面的牙型斜角為3 非工作面的牙型斜角為30 性能：效率較高、牙根強(qiáng)度較大、工藝性好 應(yīng)用：用于單向傳動(dòng) 管管 螺螺 紋紋結(jié)構(gòu)：牙形角性能：自鎖性好,牙根強(qiáng)度高，工藝性好 應(yīng)用：用于聯(lián)接 三角形螺紋三角形螺紋oo60o55o30o0結(jié)構(gòu)：牙形角特點(diǎn)：聯(lián)接緊密，內(nèi)外螺紋無(wú)間隙 應(yīng)用：密封性要求較高的場(chǎng)合 聯(lián)接螺紋：一般為單線、粗牙、右旋的三角螺紋。設(shè)計(jì)：潘存云(3)中徑中徑d2設(shè)計(jì)：潘存云d1d2d(1)大徑大徑d(2)小徑小徑 d1(4) 螺距螺距P(5) 導(dǎo)程導(dǎo)程S(6) 螺紋升角螺紋升角 (

9、7)牙型角牙型角 tg =d2 nP (8)牙側(cè)角牙側(cè)角 d2SS = nP二、螺紋的主要幾何參數(shù)二、螺紋的主要幾何參數(shù)SPP/2P/2h(9)接觸高度接觸高度h一、一、螺紋聯(lián)結(jié)基本類型螺紋聯(lián)結(jié)基本類型二、二、標(biāo)準(zhǔn)連接件標(biāo)準(zhǔn)連接件5.2 螺紋聯(lián)接的類型和標(biāo)準(zhǔn)連接件 一、螺紋聯(lián)接的基本類型一、螺紋聯(lián)接的基本類型a) 普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接：1、螺栓聯(lián)接螺栓聯(lián)接b) 精密螺栓聯(lián)接：精密螺栓聯(lián)接： 裝配后無(wú)間隙，主要裝配后無(wú)間隙，主要承受垂直于螺栓軸線的橫承受垂直于螺栓軸線的橫向載荷，也可作定位用，向載荷，也可作定位用，采用采用基孔制過(guò)渡配合基孔制過(guò)渡配合鉸制鉸制孔螺栓聯(lián)接孔螺栓聯(lián)接2、螺釘聯(lián)接螺

10、釘聯(lián)接3 3、雙頭螺柱聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接4、緊定螺釘聯(lián)接緊定螺釘聯(lián)接 常用來(lái)固定兩零件的相對(duì)位置，并可用來(lái)傳遞不大的力常用來(lái)固定兩零件的相對(duì)位置，并可用來(lái)傳遞不大的力和力矩。和力矩。二、標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件 通用螺紋緊固件已標(biāo)準(zhǔn)化。常用的有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母和墊圈等，這類零件的結(jié)構(gòu)型式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。1.螺栓 有普通螺栓和鉸制孔螺栓，精度分A、B、C三級(jí)，通常多用C級(jí)，桿部可以全是螺紋或只有一段螺紋。2.2.雙頭螺柱雙頭螺柱兩端帶螺紋，分A型（有退刀槽）和B型（無(wú)退刀槽）。3.3.螺釘螺釘與螺栓區(qū)別：要求螺紋部分直徑較粗；要求全螺紋。4.緊定螺釘錐 端適于

11、零件表面硬度較低不常拆卸場(chǎng)合。 平 端接觸面積大、不傷零件表面，用于頂緊硬度較大的平面，適于經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。 圓柱端壓入軸上凹坑中，適于緊定空心軸上零件的位置輕材料和金屬薄板。5.5.六角螺母六角螺母 按厚度分為標(biāo)準(zhǔn)、薄型兩種，精度與螺栓對(duì)應(yīng)，分A、B、C三級(jí)，分別與同級(jí)別的螺栓配用。6.圓螺母 圓螺母與帶翅墊圈配用，螺母帶有缺口，應(yīng)用時(shí)帶翅墊圈內(nèi)舌嵌入軸槽中，外舌嵌入圓螺母的槽內(nèi)，螺母即被鎖緊7.7.墊圈墊圈 墊圈放在螺母與被連接件之間，保護(hù)支承面。分平墊和斜墊兩者。斜墊用于傾斜的支承面。一、擰緊力矩一、擰緊力矩預(yù)緊預(yù)緊工作前擰緊工作前擰緊1 1、目的：增加螺紋聯(lián)接剛度、緊密性和防松能力、目

12、的：增加螺紋聯(lián)接剛度、緊密性和防松能力 5.3 螺紋聯(lián)接的預(yù)緊螺紋聯(lián)接的預(yù)緊設(shè)軸向力為設(shè)軸向力為F0或預(yù)緊力或預(yù)緊力（不受軸向載荷）（不受軸向載荷）dFdDdDfdFTcv020203030202 . 032)tan(21 式中，式中，d為螺紋公稱直徑；為螺紋公稱直徑； F 為預(yù)緊力。為預(yù)緊力。F 由螺紋聯(lián)接的由螺紋聯(lián)接的要求決定。一般不超過(guò)螺栓材料屈服極限的要求決定。一般不超過(guò)螺栓材料屈服極限的80%。測(cè)力矩板手測(cè)力矩板手重要的螺紋（大于重要的螺紋（大于M12M16)應(yīng)采用有應(yīng)采用有效的措施控制預(yù)緊力。效的措施控制預(yù)緊力。定力矩扳手定力矩扳手3 3、預(yù)緊力控制方法、預(yù)緊力控制方法測(cè)力矩扳手測(cè)

13、力矩扳手 螺紋防松是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的方法見(jiàn)表螺紋防松是防止螺紋副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的方法見(jiàn)表5-35-3。 實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造實(shí)際工作中，外載荷有振動(dòng)、變化、材料高溫蠕變等會(huì)造成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失，摩擦力為零，成摩擦力減少，螺紋副中正壓力在某一瞬間消失，摩擦力為零，從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失從而使螺紋聯(lián)接松動(dòng)，如經(jīng)反復(fù)作用，螺紋聯(lián)接就會(huì)松馳而失效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故效。因此，必須進(jìn)行防松，否則會(huì)影響正常工作，造成事故 1 1、防松目的、防松目的 消除（或限制）螺紋副之間的相

14、對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)消除（或限制）螺紋副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或增大相對(duì)運(yùn)動(dòng)的難度。運(yùn)動(dòng)的難度。2 2、防松原理、防松原理3 3、防松辦法及措施、防松辦法及措施 5.4 螺紋聯(lián)接的防松螺紋聯(lián)接的防松2 2）機(jī)械防松：采用專門防松元件防松）機(jī)械防松：采用專門防松元件防松槽形螺母與開口銷槽形螺母與開口銷圓螺母用帶翅墊片圓螺母用帶翅墊片止動(dòng)墊片止動(dòng)墊片3 3）其他方法防松：）其他方法防松： 5.5 螺栓連接的設(shè)計(jì)螺栓連接的設(shè)計(jì)一、螺栓連接設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容與步驟一、螺栓連接設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容與步驟1 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定螺栓布置形式、數(shù)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定螺栓布置形式、數(shù)量2 2、受力分析：確定螺栓組中受載最大螺栓和所受最

15、大載荷、受力分析：確定螺栓組中受載最大螺栓和所受最大載荷3 3、強(qiáng)度計(jì)算：按受力最大螺栓確定整組螺栓直徑、強(qiáng)度計(jì)算：按受力最大螺栓確定整組螺栓直徑二、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 1、聯(lián)接接合面的設(shè)計(jì)、聯(lián)接接合面的設(shè)計(jì)1 1、螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理、螺栓的布置應(yīng)使各螺栓的受力合理（1 1）對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合。）對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合。（2) 2) 對(duì)于鉸制孔螺栓聯(lián)接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布對(duì)于鉸制孔螺栓聯(lián)接的受剪螺栓，在平行于工作載荷方向上成排布置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過(guò)八個(gè)，以免載荷分布不

16、均。置的螺栓數(shù)目不應(yīng)超過(guò)八個(gè)，以免載荷分布不均。2、螺栓的數(shù)目及布置、螺栓的數(shù)目及布置（3 3）對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓聯(lián)接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近聯(lián)接接）對(duì)于受彎矩或轉(zhuǎn)矩的螺栓聯(lián)接，應(yīng)使螺栓盡量布置在靠近聯(lián)接接合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。合面的邊緣上，以減少螺栓的受力。2 2、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證、螺栓的布置應(yīng)有合理的間距和邊距，以保證聯(lián)接的緊密性和裝配時(shí)扳手所需活動(dòng)空間聯(lián)接的緊密性和裝配時(shí)扳手所需活動(dòng)空間3 3、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工、螺栓的數(shù)目及布置應(yīng)便于螺栓孔的加工分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4,6,84,6,8等

17、偶數(shù)，以便于在圓周上等偶數(shù)，以便于在圓周上鉆孔時(shí)得分度和劃線。鉆孔時(shí)得分度和劃線。4 4、避免偏心載荷作用、避免偏心載荷作用 a a）被聯(lián)接件支承面不平突起）被聯(lián)接件支承面不平突起 b b）表面與孔不垂直）表面與孔不垂直 c c）鉤頭螺栓聯(lián)接）鉤頭螺栓聯(lián)接 凸臺(tái)凸臺(tái) 凹坑凹坑斜墊圈斜墊圈前提（假設(shè)）：前提（假設(shè)）：被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。被聯(lián)接件為剛性不變形，只有地基變形。各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同各螺栓材料、尺寸、擰緊力均相同受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)受力后材料變形在彈性范圍內(nèi)接合面形心與螺栓組形心接合面形心與螺栓組形心重合，受力后其接縫面仍保持平面重合，受力后其接縫面仍保持

18、平面1、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接、受軸向載荷螺栓組聯(lián)接 單個(gè)螺栓工作載荷為：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓工作載荷為： F=P/Z P軸向外載軸向外載 Z螺栓個(gè)數(shù)螺栓個(gè)數(shù) 三、螺栓組連接的受力分析三、螺栓組連接的受力分析 目的目的求受力最大載荷的螺栓求受力最大載荷的螺栓2、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接、受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸特點(diǎn)：普通螺栓，鉸制孔用螺栓皆可用，外載垂直于螺栓軸線、防滑線、防滑普普 通通 螺螺 栓栓 受拉伸作用受拉伸作用鉸制孔螺栓鉸制孔螺栓受橫向載荷剪切、擠壓作用。受橫向載荷剪切、擠壓作用。單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等單個(gè)螺栓所承受的橫向載荷相等 R=RL/Z

19、3、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接、受橫向扭矩螺栓組聯(lián)接 （1）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷）圓形接合面：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷 rZTFR（2）矩形接合面）矩形接合面 a)普通螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接 由靜平衡條件由靜平衡條件0TTKTrfFrfFrfFfZ02010ZiifZfrfTKrrrfKTF1210)(則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為則各個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：聯(lián)接件不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的條件為：b)鉸制孔螺栓聯(lián)接組鉸制孔螺栓聯(lián)接組 由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)由變形協(xié)調(diào)條件可知，各個(gè)螺栓的變形量和受力大小與其中螺栓的變形量和受力大小與其中心到接合面形心的距離成正比心到接合面形心的距離

20、成正比maxmax2211rFrFrFrFRnnRRR由假設(shè)由假設(shè)板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪板為剛體不變形，工作后仍保持平面，則剪應(yīng)變與半徑成正比。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比應(yīng)變與半徑成正比。在材料彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比 iRiRRiiRrrFFrFrFmaxmaxmaxmax由靜平衡條件由靜平衡條件TrFrFrFnnRRR2211niirrTF12maxmaxR 4、普通螺栓組承受傾翻、普通螺栓組承受傾翻 力矩力矩1、基本假定基本假定（1）螺栓、地基為彈性體；）螺栓、地基為彈性體；（2）M作用在作用在z-z平面內(nèi)，平面內(nèi)， 機(jī)座在機(jī)座在M作用下繞作用下繞O-O轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)

21、動(dòng)（3）機(jī)座剛性較大，變形后與）機(jī)座剛性較大，變形后與 基礎(chǔ)的接觸面仍為平面基礎(chǔ)的接觸面仍為平面2、受力分析受力分析p 左左Q右右Qminp maxp 螺栓螺栓接合面接合面左側(cè)左側(cè)螺栓螺栓右右側(cè)側(cè)螺栓螺栓左側(cè)左側(cè)右側(cè)右側(cè)預(yù)緊預(yù)緊狀態(tài)狀態(tài)拉拉拉拉壓壓壓壓工作工作狀態(tài)狀態(tài)p pQpQ被聯(lián)接件被聯(lián)接件受力受力螺栓螺栓受力受力2、受力分析受力分析 212maxmax2MziiLLF最最大大工工作作載載荷荷：(2) 221MLFziii 力平衡條件力平衡條件2max21max2MFLLzii (1)(1)代入代入(2)(2)變形協(xié)調(diào)條件變形協(xié)調(diào)條件(1) maxmaxmaxmaxFLLFLFLFiiii

22、 傾傾翻翻力力矩矩個(gè)個(gè)螺螺栓栓至至翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中中心心之之距距第第心心之之距距受受力力最最大大螺螺栓栓至至翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中中式式中中： MiLLi max左側(cè)螺栓所受最大力：左側(cè)螺栓所受最大力：max0FCCCFQmbb左max0FCCCFQmbm右右側(cè)螺栓所受最小力：右側(cè)螺栓所受最小力：3 3、失效形式、失效形式（1 1）螺栓被拉斷螺栓被拉斷（2 2）機(jī)座與地基的接合面被壓潰或出縫隙機(jī)座與地基的接合面被壓潰或出縫隙4 4、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2143 . 1dQmax0FCCCFQQmbb左式中：0.0minWMCCCAzFmbmMQpp（1 1）保證螺栓不塑變、不被拉斷保證螺栓不塑變、不被拉斷（2

23、2）左側(cè)不出縫隙左側(cè)不出縫隙（3 3）右側(cè)不被壓潰右側(cè)不被壓潰pmbmMQpWMCCCAzFp.0maxWMAzFWMAzFCCCppmbm0max0min 1時(shí)，說(shuō)明：當(dāng)?shù)鼗鶆偠容^大 螺栓聯(lián)接中的單個(gè)螺栓受力分為軸向載荷螺栓聯(lián)接中的單個(gè)螺栓受力分為軸向載荷（受拉螺（受拉螺栓）栓）和橫向載荷和橫向載荷（受剪螺栓）（受剪螺栓）兩種。兩種。 受拉力作用的普通螺栓連接，其主要失效形式：受拉力作用的普通螺栓連接，其主要失效形式：螺紋部分的塑性變形或斷裂；因磨損而發(fā)生滑扣螺紋部分的塑性變形或斷裂；因磨損而發(fā)生滑扣 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的靜力或者疲勞拉伸強(qiáng)度；設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓的靜力或者疲勞拉伸強(qiáng)度；受剪切

24、作用的鉸制孔螺栓連接，其主要失效形式：受剪切作用的鉸制孔螺栓連接，其主要失效形式： 螺桿被剪斷；螺桿或者被連接件的孔壁被壓潰。螺桿被剪斷；螺桿或者被連接件的孔壁被壓潰。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓被連接件具有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為保證螺栓被連接件具有足夠的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。一、螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、螺栓聯(lián)接的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 5.6 5.6 螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺紋連接的強(qiáng)度計(jì)算螺栓的強(qiáng)度計(jì)算就是確定小徑螺栓的強(qiáng)度計(jì)算就是確定小徑d d1 1。 工作時(shí)不需要將螺母擰緊。工作時(shí)不需要將螺母擰緊。如吊鉤螺栓如吊鉤螺栓. .或拉斷）失效形式：螺栓塑變（）受力分析：（21FQ ;4 3

25、21NFMpadFAF工作載荷螺栓許用應(yīng)力）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：（松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件：4/21dF其中：其中： 許用拉應(yīng)力許用拉應(yīng)力,MPad1螺紋小徑螺紋小徑mmFd41例題例題mmFd033.2360102544314/21dF例題例題如下圖所示，起重吊鉤的起吊重量是如下圖所示，起重吊鉤的起吊重量是25kN25kN，吊鉤材料為吊鉤材料為3535鋼，許用應(yīng)力為鋼，許用應(yīng)力為60MPa60MPa，求吊，求吊鉤尾部螺紋直徑。鉤尾部螺紋直徑。根據(jù)：根據(jù)：有有解：解： 查出的查出的d1比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的比根據(jù)強(qiáng)度計(jì)算求得的d1值略大，強(qiáng)度合適。故吊鉤尾部螺紋可采值略大，強(qiáng)度合適。故吊鉤尾部

26、螺紋可采用用M27。查表得：查表得：d=27mm時(shí)，時(shí)，d1=23.752mmd1=23.033mm1 1、只受預(yù)緊力的螺栓聯(lián)接、只受預(yù)緊力的螺栓聯(lián)接（工作前預(yù)緊，工作中受力不變，例：普通設(shè)備蓋板工作前預(yù)緊，工作中受力不變，例：普通設(shè)備蓋板）（1 1）受力分析）受力分析5 . 016 4 031210dTTdFTF摩擦力矩：預(yù)緊力：3 . 1)5 . 0(332222Te合成應(yīng)力：合成應(yīng)力：（2 2）失效形式：螺栓塑變或拉斷）失效形式：螺栓塑變或拉斷注：受拉、剪應(yīng)力復(fù)合作用的螺栓，可按受純拉伸處理注：受拉、剪應(yīng)力復(fù)合作用的螺栓，可按受純拉伸處理, , 將拉應(yīng)力將拉應(yīng)力加大加大30%30%計(jì)入剪

27、應(yīng)力的影響。計(jì)入剪應(yīng)力的影響。只受預(yù)緊力普通螺栓只受預(yù)緊力普通螺栓F0F0TT單個(gè)螺栓預(yù)緊力）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：（aeFdF 4 3 . 132102. 受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度受橫向工作載荷的螺栓強(qiáng)度Ks-防滑系數(shù)，常取防滑系數(shù)，常取Ks=1.11.3ifZFKFS0預(yù)緊力預(yù)緊力F0 ： f-摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取摩擦系數(shù)，對(duì)鋼與鑄鐵，取: f =0.10.15i-結(jié)合面數(shù)結(jié)合面數(shù) 上圖i=1,下圖i=2若取若取 f =0.15， Ks=1.2, i=1, Z=1 則：則：F0 8F 結(jié)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)尺寸大c)c)減載銷減載銷a)a)減載鍵減載鍵b)b)減載套筒減載套筒改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 1. 采

28、用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。采用鍵、套筒、銷承擔(dān)橫向工作載荷。螺栓僅起連接作用2. 采用無(wú)間隙的鉸制孔螺栓。采用無(wú)間隙的鉸制孔螺栓。3.3.采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接 這些減載裝置中的鍵、套筒、銷和鉸制孔用螺栓這些減載裝置中的鍵、套筒、銷和鉸制孔用螺栓可按受剪切和受擠壓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算?？砂词芗羟泻褪軘D壓進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。螺栓受剪切強(qiáng)度為：螺栓受剪切強(qiáng)度為： 420dFFFd0 F F 橫向載荷（橫向載荷（N N） d d0 0 螺栓剪切面直徑（螺栓剪切面直徑（mmmm）螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為：螺栓與孔壁接觸表面的擠壓強(qiáng)度條件為： 鉸制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加鉸

29、制孔螺栓能承受較大的橫向載荷，但被加工件孔壁加工精度較高，成本較高工件孔壁加工精度較高，成本較高0ppdFFFd0 F F 橫向載荷（橫向載荷（N N） d d0 0 螺栓剪切面直徑（螺栓剪切面直徑（mmmm） 螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁間螺栓桿與被聯(lián)接件孔壁間接觸受壓的最小軸向長(zhǎng)度（接觸受壓的最小軸向長(zhǎng)度（mmmm）2）受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度）受軸向工作載荷的螺栓強(qiáng)度 設(shè)流體壓強(qiáng)為設(shè)流體壓強(qiáng)為p，螺栓數(shù)目為，螺栓數(shù)目為Z，則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：則缸體周圍每個(gè)螺栓的平均載荷為：p D2/4F = =Z1 1、如左圖所示，當(dāng)、如左圖所示，當(dāng)螺母未擰緊時(shí)，螺螺母未擰緊時(shí)，螺栓螺母松馳狀態(tài)栓螺

30、母松馳狀態(tài). . 、擰緊、擰緊預(yù)緊狀態(tài)預(yù)緊狀態(tài) 凸緣凸緣F0 壓壓c0栓桿栓桿F0 拉拉b0b0c0F0F0F0F0F0F00b螺栓桿螺栓桿凸緣凸緣0c3 3、加載加載F FE E后后工作狀態(tài)工作狀態(tài)b0c0 F0F0F0F0F0F0b0+ c0 FF1F1FF2F0凸緣變形縮小變形縮小 拉力增加拉力增加 變形增加變形增加 繼續(xù)拉長(zhǎng)繼續(xù)拉長(zhǎng)壓力減小壓力減小螺栓桿螺栓桿受力變形圖受力變形圖被聯(lián)接件被聯(lián)接件受力變形圖受力變形圖mCFF01FFCFFb102被聯(lián)接件所受載荷被聯(lián)接件所受載荷螺栓所受載荷螺栓所受載荷合合成成受受力力變變形形圖圖從圖線可看出，螺栓受工作載荷從圖線可看出，螺栓受工作載荷F

31、F時(shí)，時(shí)，螺栓總載荷螺栓總載荷： FFF12殘余預(yù)緊力殘余預(yù)緊力 1F螺栓剛度和被聯(lián)接件剛度對(duì)螺栓受力的影響：bbmCFFFFCFFcFF002001變形變形力力F2F0F1F b0 c0 螺栓剛度螺栓剛度 Cb=F0 / b0被聯(lián)接件剛度被聯(lián)接件剛度Cm=F0 / c0 Fb FcbarctgCmarctgCmbbCCFcFF又因?yàn)椋河忠驗(yàn)椋簃bCCF)1 (0102mbbmbbCCCFFFCCCFFFmbbCCC稱為螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)。 螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)與螺栓及被聯(lián)接件的螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)與螺栓及被聯(lián)接件的材料、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在材料、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在01變化。變化。式中：式中

32、： 螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)螺栓的相對(duì)剛度系數(shù)墊片類型墊片類型 金屬墊片或無(wú)墊片金屬墊片或無(wú)墊片 皮革皮革 銅皮石棉銅皮石棉 橡膠橡膠 0.20.3 0.7 0.8 0.9Cb +CmCb為保證聯(lián)接的緊密性（即結(jié)合面不出現(xiàn)間隙）：為保證聯(lián)接的緊密性（即結(jié)合面不出現(xiàn)間隙）：4/3 . 1212dF 在一般計(jì)算中，先根據(jù)聯(lián)接的工作要求定出在一般計(jì)算中，先根據(jù)聯(lián)接的工作要求定出 , , 再計(jì)算再計(jì)算 , , 最后帶入強(qiáng)度計(jì)算式：最后帶入強(qiáng)度計(jì)算式：1FFFF12變形變形力力時(shí)間時(shí)間 F螺栓中總拉力的變化螺栓中總拉力的變化F2F0F1FK KbK Kc 若軸向工作載荷若軸向工作載荷F在在0 F間周期性變化，

33、則間周期性變化，則螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在F0 F2間變化。間變化。 受變載荷螺栓的計(jì)算受變載荷螺栓的計(jì)算，驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。，驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。212max4dF210min4dFSKKSatccaminmin122 有一氣缸蓋與缸體凸緣用4個(gè)普通螺栓連接，如圖所示。已知?dú)飧字械膲毫=2MPa，氣缸內(nèi)徑D=500mm，為保證氣密性要求，剩余預(yù)緊力F1=1.8F。螺栓材料的許用拉伸應(yīng)力=120MPa， 2Cb=Cm ，試求螺栓小徑和安裝時(shí)預(yù)緊力F0.NNpDFQ52210927. 3245004NNZFFQ5 .16362410927. 35解：1、求單個(gè)螺栓的軸

34、向工作載荷F： NNFFFFFF458155 .163628 . 28 . 28 . 112計(jì)算螺栓的總拉力F2 計(jì)算螺栓直徑 ： mmmmFd139.25120458153 . 143 . 1421403615 .16362314581520FCCCFFmbb求螺栓預(yù)緊力 ：FF8 . 11例：一橫板用兩個(gè)普通螺栓連在立柱上，已知P=400N,L=200mm，d=100mm，f=0.15，Ks=1.2，=300MPa,試求螺栓小徑。2、分析在各載荷作用下，每個(gè)螺栓的受力。NdZTFTNPFP80005028000002/:20002:21NFFF824680002000222221NfFKF

35、FKfFSS6596815. 082462 . 100不滑移的條件： 08.1943 . 101Fd 5.7 5.7 螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力螺栓連接件的材料和許用應(yīng)力緊螺栓聯(lián)接的受載情況緊螺栓聯(lián)接的受載情況 許用應(yīng)力許用應(yīng)力 受軸向載荷受軸向載荷, 橫向載荷橫向載荷鉸制孔用螺栓鉸制孔用螺栓受受 橫向載荷橫向載荷靜載荷靜載荷變載荷變載荷控制預(yù)先緊力時(shí)控制預(yù)先緊力時(shí)S=1.21.5不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)查不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)查表表5-10被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鋼被聯(lián)接件為鑄鐵被聯(lián)接件為鑄鐵p按靜載荷按靜載荷p值降低值降低20%30%1.25Sp =3.55=S22.5Bp =2.5S =SS =

36、螺栓的許用應(yīng)力螺栓的許用應(yīng)力螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)螺栓聯(lián)接的安全系數(shù)S(不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí)不能嚴(yán)格控制預(yù)緊力時(shí))碳素鋼碳素鋼 43 32 106.5 6.5 M6M16 M10M30 M6M16 M10M30合金鋼合金鋼 54 42.5 7.65 5靜載荷靜載荷 變載荷變載荷材材 料料注意：選擇對(duì)螺母的強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)低于螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別，螺注意：選擇對(duì)螺母的強(qiáng)度級(jí)別應(yīng)低于螺栓材料的強(qiáng)度級(jí)別，螺母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于母的硬度稍低于螺栓的硬度（均低于2040HB） 5-8 提高螺栓連接強(qiáng)度的措施提高螺栓連接強(qiáng)度的措施變形變形力力時(shí)間時(shí)間 F螺栓中總拉力的變化螺栓中總拉力的變化F2F0F1FK

37、 KbK Kc 若軸向工作載荷若軸向工作載荷F在在0 F間周期性變化，則間周期性變化，則螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在螺栓所受總拉伸載荷應(yīng)在F0 F2間變化。間變化。一、一、降低螺栓總拉伸載荷的降低螺栓總拉伸載荷的F2變化范圍變化范圍FCCCFFFFmbb0121、降低螺栓剛性、降低螺栓剛性 abbFC,則12bb1212,aaFF抗疲勞強(qiáng)度得到提高，可抗疲勞強(qiáng)度得到提高，可用豎心桿、細(xì)長(zhǎng)桿、柔性螺栓聯(lián)接用豎心桿、細(xì)長(zhǎng)桿、柔性螺栓聯(lián)接 2、增大被連接件剛性、增大被連接件剛性 ammFC,則12mm1212,aaFF提高了螺栓聯(lián)接疲勞強(qiáng)度，提高了螺栓聯(lián)接疲勞強(qiáng)度，采用高硬度墊片或直接擰在鑄鐵采用高硬度墊

38、片或直接擰在鑄鐵 3、同時(shí)使用、同時(shí)使用Cb,Cm同時(shí)適當(dāng)增加預(yù)緊力同時(shí)適當(dāng)增加預(yù)緊力1212,mmbb12FF12aa提高被聯(lián)接件剛性提高被聯(lián)接件剛性Cm降低螺栓剛性降低螺栓剛性Cb , 同時(shí)同時(shí)QP2QP2 理想方法理想方法 為了減少螺栓剛度，可減為了減少螺栓剛度，可減少螺栓光桿部分直徑或采少螺栓光桿部分直徑或采用空心螺桿，有時(shí)也可增用空心螺桿，有時(shí)也可增加螺栓長(zhǎng)度。加螺栓長(zhǎng)度。宜采取措施宜采取措施:去掉彈性密封墊、加密封環(huán)去掉彈性密封墊、加密封環(huán)二、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況二、改善螺紋牙間載荷分布不均狀況 工作中螺栓牙抗拉伸長(zhǎng)，螺母牙受壓工作中螺栓牙抗拉伸長(zhǎng)，螺母牙受壓縮短，伸與縮的

39、螺距變化差以緊靠支承面縮短，伸與縮的螺距變化差以緊靠支承面處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，處第一圈為最大，應(yīng)變最大，應(yīng)力最大，其余各圈依次遞減。其余各圈依次遞減。 辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾辦法：降低剛性，易變形、增加協(xié)調(diào)性，以緩和矛盾 a) 懸置螺母懸置螺母 b) 環(huán)槽螺母環(huán)槽螺母 c)c)內(nèi)斜螺母內(nèi)斜螺母 d d)環(huán)槽內(nèi)斜環(huán)槽內(nèi)斜三三. .減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中加大過(guò)渡處圓角加大過(guò)渡處圓角改用退刀槽改用退刀槽卸載槽卸載槽卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)卸載過(guò)渡結(jié)構(gòu)四、避免或減少附加應(yīng)力四、避免或減少附加應(yīng)力 引起附加應(yīng)力的原引起附加應(yīng)力的原因：支持面不平衡；因：支持面不平衡；被連接件

40、變形太大。被連接件變形太大。避免附加應(yīng)避免附加應(yīng)力的措施：力的措施：沉孔、凸臺(tái)沉孔、凸臺(tái)處理。處理。避免附加彎曲應(yīng)力 被聯(lián)接件支承面不平突起、表面與孔不垂直，使螺栓被聯(lián)接件支承面不平突起、表面與孔不垂直，使螺栓承受偏心載荷，從而使螺栓桿產(chǎn)生很大的附加彎曲應(yīng)力。承受偏心載荷，從而使螺栓桿產(chǎn)生很大的附加彎曲應(yīng)力。防偏載措施：防偏載措施：五、采用合理的制造工藝五、采用合理的制造工藝 1）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高）用擠壓法（滾壓法）制造螺栓，疲勞強(qiáng)度提高3040% 2）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等）冷作硬化，表層有殘余應(yīng)力（壓）、氰化、氮化、噴丸等可提高疲勞強(qiáng)度可

41、提高疲勞強(qiáng)度3）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高）熱處理后再進(jìn)行滾壓螺紋，效果更佳，強(qiáng)度提高70100%，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能，此法具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗功能4）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差）控制單個(gè)螺距誤差和螺距累積誤差F螺栓組聯(lián)接受力單個(gè)螺栓受力mZfFkFRs.0ZiisrfTkF10.ZFFRziirrTF12maxmax.緊螺栓聯(lián)接只受預(yù)緊力F0同時(shí)受預(yù)緊力F0 和軸向工作載荷F松螺栓聯(lián)接受拉螺栓聯(lián)接單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算ZFFQ2maxmax.illMFFFQ41Fd3 . 1401Fd3 . 1421Fd受剪螺栓聯(lián)接4/20 dmFR0pRhdF一支承架與鋼底板

42、用螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接件接合面的摩擦系數(shù) f = 0.15；外載荷 R =7000 N， =20；許用擠壓應(yīng)力P = 150 Mpa；相對(duì)剛度系數(shù)為 =0.2 ，擰緊螺母時(shí)，不控制預(yù)緊力。試設(shè)計(jì)該螺栓組聯(lián)接。 有關(guān)尺寸：L = 320 mm, H = 250 mmb = 180 mm, h = 400 mmh = 100 mmL二、力分析設(shè)計(jì)分為五個(gè)階段：三、失效形式分析四、確定螺栓的直徑 d 六、校核預(yù)緊力 l1l1l2l2L一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五、驗(yàn)算結(jié)合面 有關(guān)尺寸：l1 = 170 mm, l2 = 80 mmLl1l1l2l2R一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支承架與鋼底板用普通螺栓聯(lián)接，螺栓個(gè)數(shù)為8，性能等級(jí)為5

43、.6級(jí)，材料為25鋼，Ll1l1l2l2二、力分析1. 將R分解為水平方向RH和垂直方向RV：RHRVRH = R cos20= 6580 NRV = R sin20= 2390 N 2. 將RH和RV向螺栓組的形心O點(diǎn)簡(jiǎn)化，得到作用于螺栓組聯(lián)接上的載荷：RH = 6580 NRV = 2390 N M = RH.H RV.L = 6580 250 2390 320 = 8.8105 NmmLLl1l1l2l2三、失效形式分析在以一定的預(yù)緊力 F0 擰緊聯(lián)接后，可能的失效形式為： 1. 在RV和M作用下，最左側(cè)螺栓所受的軸向拉力最大，可能被拉斷： 不斷條件L 2. 在RH作用下，支架接合面 可

44、能出現(xiàn)滑動(dòng)： 不滑條件 2123 . 14dFHSRKfF18l1l1l2l2支架接合面上的正壓力為8F1，單個(gè)螺栓上的剩余預(yù)緊力F1：其中，F(xiàn) 為單個(gè)螺栓上的軸向工作載荷軸向工作載荷，是由在RV和M共同引起的。 由RV引起的軸向工作載荷記為FRV： 由M引起的軸向工作載荷記為FMmax：最左側(cè)螺栓受軸向拉力最大，其工作載荷F = FRV + RMmax HSRKfF18 在RH作用下，支架接合面可 能出現(xiàn)滑動(dòng)： 不滑條件FCCCFFmbm01l1l1l2l2但是，在計(jì)算摩擦力時(shí)不應(yīng)計(jì)入M的影響：所以，上式中的 F 僅考慮由RV引起的軸向工作載荷上述不滑條件可進(jìn)一步表示為： HSRKfF18

45、在RH作用下，支架接合面可 能出現(xiàn)滑動(dòng)： 不滑條件支架接合面上的正壓力為8F1，單個(gè)螺栓上的剩余預(yù)緊力F1：FCCCFFmbm01HSVmbmRKRCCCFf0801minMpFpl1l1l2l23. 在RV和M作用下，支架接合面左側(cè)邊緣處可能出現(xiàn)縫隙：不松的條件 0000minWMARCCCAZFWMARCCCZFVmbmVmbmP1maxpMpFpl1l1l2l24. 在RV和M作用下，支架接合面右側(cè) 邊緣處 可能出現(xiàn)支架或基座被壓碎： 不碎條件pVmbmpVmbmPWMARCCCAZFWMARCCCZF00minNllMZRFFFziiVMRV135912maxmaxl1l1l2l2四、

46、確定螺栓直徑 d先求出受力最大的螺栓上的工作載荷F：再由不滑條件求出該螺栓上的預(yù)緊力F0：得預(yù)緊力F0= 6819NHSVmbmRKRCCCFf08NFcccFFmbb709113592 . 0681902l1l1l2l2四、確定螺栓直徑 d所以，受力最大的螺栓上的總拉力F2：計(jì)算螺栓直徑 d ：計(jì)算螺栓直徑 d1 3 . 1421Fd螺栓5.6級(jí)初定M16螺栓, S=5610=300 MPa 求許用拉應(yīng)力:MpaSs754300查表?。篠=4)(5 .127514. 370913 . 141mmdSs查螺紋標(biāo)準(zhǔn)d1 = 13.835 mm d1 = 12.79 mm 13.835 mm（M1

47、6）取M=16 合適 1. 驗(yàn)算不松條件00minMpRVpFp00WMARAFzV五、驗(yàn)算接合面Ll1l1l2l2A = 180400180100 = 5.4104 mm236222 2105 . 46)100180400180(6)(mmhhbW077. 0196. 0044. 001. 1105 . 4108 . 8104 . 52390104 . 5681986544minp故符合不松條件，支架左側(cè)邊緣處不會(huì)出現(xiàn)縫隙2. 驗(yàn)算不碎條件0maxpMpRVpFp0pVWMARAFz五、驗(yàn)算接合面Ll1l1l2l2MPap150162. 1196. 0044. 001. 1105 . 410

48、8 . 8104 . 52390104 . 5681986544max故符合不碎條件，支架或基座右側(cè)邊緣處不會(huì)出現(xiàn)壓碎思考：還需驗(yàn)算不滑條件嗎？思考：還需驗(yàn)算不滑條件嗎？六、校核預(yù)緊力 0110738216 . 07 . 06 . 0FNAAFSS本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)(1)(1)了解螺紋的類型和主要參數(shù)以及螺紋聯(lián)接的基了解螺紋的類型和主要參數(shù)以及螺紋聯(lián)接的基本類型。本類型。(2)(2)了解螺栓聯(lián)接的預(yù)緊，防松了解螺栓聯(lián)接的預(yù)緊，防松. . (3)(3)掌握各種聯(lián)接方式的工作原理和強(qiáng)度計(jì)算方法，掌握各種聯(lián)接方式的工作原理和強(qiáng)度計(jì)算方法，能根據(jù)工程實(shí)際問(wèn)題正確選用相應(yīng)的聯(lián)接類型能根據(jù)工程實(shí)際問(wèn)題

49、正確選用相應(yīng)的聯(lián)接類型 并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。并進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。5.95.9 螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)作用作用: : 將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€移動(dòng). .傳力螺旋傳力螺旋傳導(dǎo)螺旋傳導(dǎo)螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力, , 千斤頂千斤頂, , 壓力機(jī)壓力機(jī)傳遞運(yùn)動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng), ,要求精度高要求精度高. .進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給機(jī)構(gòu). .調(diào)整相對(duì)位置調(diào)整相對(duì)位置. .特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖特點(diǎn)：低速、間歇工作，傳遞軸向力大、自鎖特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高特點(diǎn)：速度高、連續(xù)工作、精度高特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)：是受力較小且不經(jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)千斤頂螺旋傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存

50、云調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋調(diào)整螺旋二、螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及材料1.螺母結(jié)構(gòu)整體螺母不能調(diào)整間隙，只能用在輕載且精度要求較低的場(chǎng)合組合螺母對(duì)開螺母這種螺母便于操作，一般用于車床溜板箱的螺旋傳動(dòng)中2.螺桿結(jié)構(gòu) 通常采用牙型為矩形、提醒或鋸齒形的右旋螺紋。特殊情況下也采用左旋螺紋。組合螺母組合螺母3.材料一般螺桿的選用原則如下：l高精度傳動(dòng)時(shí)多選碳素工具鋼l需要較高硬度，可采用鉻錳合金鋼或者采用65Mn鋼l一般情況下可用45、50鋼 螺母材料可采用鑄造錫青銅，重載低速的場(chǎng)合可選用鑄造鋁鐵青銅，而輕載低速時(shí)也可選用耐磨鑄鐵。一、 滾珠絲杠的分類、特點(diǎn)和應(yīng)用1.滾珠絲杠的分類（1）按用途分定位滾珠絲杠傳動(dòng)滾

51、珠絲杠通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度和導(dǎo)程控制軸向位移量，稱P類滾珠絲杠用于傳動(dòng)動(dòng)力的滾珠絲杠，稱為T類滾珠絲杠三、 滾動(dòng)螺旋簡(jiǎn)介 在螺桿和螺母制建設(shè)有封閉循環(huán)的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，提高傳動(dòng)效率，這種傳動(dòng)稱為螺旋傳動(dòng)，又稱為滾珠絲杠副。滾動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋靜壓螺旋靜壓螺旋螺旋傳動(dòng)應(yīng)用螺旋傳動(dòng)應(yīng)用螺旋啟閉機(jī)螺旋啟閉機(jī)（2）按循環(huán)方式分內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)滾珠絲杠2.滾珠絲杠的特點(diǎn)及應(yīng)用滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)滾動(dòng)摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高啟動(dòng)扭矩接近運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩，工作較平穩(wěn)磨損小且壽命長(zhǎng)，可用調(diào)整裝置調(diào)整間隙，傳動(dòng)精度與剛度均得到提高不具有自鎖性，可將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)滾珠絲杠的缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造

52、困難在需要防止逆轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中，要加字所機(jī)構(gòu)承載能力不如滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)大二、 滾珠絲杠副的特征代號(hào)及標(biāo)注精度等級(jí)類型(P/T)承載鋼珠圈數(shù)螺紋旋向公稱導(dǎo)程公稱直徑結(jié)構(gòu)特征預(yù)緊方式循環(huán)方式6-1 6-1 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接6-3 6-3 無(wú)鍵聯(lián)接無(wú)鍵聯(lián)接6-2 6-2 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接6-4 6-4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接 第六章第六章 鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷連接鍵、花鍵、無(wú)鍵連接和銷連接1 1平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用一、鍵聯(lián)接的分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用2 2半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接3 3楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接4 4切向鍵切向鍵分類：按結(jié)構(gòu)與工作原理不同分類分類：按結(jié)構(gòu)與工作原理不同分類二、二、鍵的選擇和強(qiáng)

53、度校核鍵的選擇和強(qiáng)度校核作用：實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的作用：實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。以傳遞轉(zhuǎn)矩。6-1 鍵鍵 聯(lián)聯(lián) 接接1) 工作面工作面:1.1. 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接兩側(cè)面兩側(cè)面 工作時(shí)靠工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓面的擠壓來(lái)傳遞扭矩，來(lái)傳遞扭矩，故對(duì)中性較好。故對(duì)中性較好。 2) 工作原理工作原理:4) 特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，軸與轂的對(duì)中性好。普通平鍵應(yīng)用極為廣泛。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，軸與轂的對(duì)中性好。普通平鍵應(yīng)用極為廣泛。3) 3) 根據(jù)用途，平鍵又可分為：根據(jù)用途，平鍵又可分為：靜聯(lián)接靜聯(lián)接: 普通平鍵普通平鍵 、薄型平鍵、薄型平鍵動(dòng)聯(lián)

54、接動(dòng)聯(lián)接導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵滑鍵普通平鍵普通平鍵按端部形狀分：按端部形狀分：圓頭圓頭(A(A型型) )方頭方頭(B(B型型) )用于軸端用于軸端單圓頭單圓頭(C(C型型) )若用兩個(gè)平鍵，應(yīng)布置沿周向相隔若用兩個(gè)平鍵，應(yīng)布置沿周向相隔180180 。導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵： 鍵與輪轂鍵槽為間隙配合，便于輪轂零件作軸向移鍵與輪轂鍵槽為間隙配合，便于輪轂零件作軸向移動(dòng)，如變速箱中的滑移齒輪。動(dòng)，如變速箱中的滑移齒輪?；I滑鍵：用于零件滑移距離較大的場(chǎng)合用于零件滑移距離較大的場(chǎng)合2半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：工藝性好，裝配方便優(yōu)點(diǎn)：工藝性好，裝配方便缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱大。用于錐形軸端的輕載靜聯(lián)接。缺點(diǎn)：對(duì)軸的

55、削弱大。用于錐形軸端的輕載靜聯(lián)接。工作面：側(cè)面。工作面：側(cè)面。工作面：上、下表面工作面：上、下表面。鍵的上表面與鍵槽底面有鍵的上表面與鍵槽底面有1:100 1:100 的斜度。的斜度。3楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接工作原理：工作原理：鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊，鍵的上下兩工作面分別與輪轂和軸的鍵槽工作面壓緊， 使使軸與輪轂的接觸面上產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞扭矩軸與輪轂的接觸面上產(chǎn)生摩擦力來(lái)傳遞扭矩。缺點(diǎn)：對(duì)中性差。缺點(diǎn)：對(duì)中性差。用于定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。用于定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。4 4切向鍵切向鍵 由兩個(gè)斜度為由兩個(gè)斜度為1:100的楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的

56、轉(zhuǎn)矩，的楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，為減小對(duì)軸的削弱，須用互成為減小對(duì)軸的削弱，須用互成120130角的兩個(gè)鍵。角的兩個(gè)鍵。 用于載荷很大，對(duì)中要求不嚴(yán)、直徑大于用于載荷很大，對(duì)中要求不嚴(yán)、直徑大于100mm的場(chǎng)合，如大型帶輪、的場(chǎng)合，如大型帶輪、大型飛輪等。大型飛輪等。二、鍵的選擇和強(qiáng)度校核二、鍵的選擇和強(qiáng)度校核1鍵的選擇鍵的選擇 bh根據(jù)軸徑根據(jù)軸徑d由標(biāo)準(zhǔn)中查得，由標(biāo)準(zhǔn)中查得， 鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)L參考輪轂的長(zhǎng)度確定，一般等于或略短于輪轂長(zhǎng)，參考輪轂的長(zhǎng)度確定，一般等于或略短于輪轂長(zhǎng)， 并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。 平鍵的

57、尺寸是：鍵的截面尺寸平鍵的尺寸是：鍵的截面尺寸bh及鍵長(zhǎng)及鍵長(zhǎng)L。 類型選擇類型選擇 尺寸選擇尺寸選擇 鍵的標(biāo)記鍵的標(biāo)記:對(duì)于對(duì)于 bh1610的平鍵，的平鍵， 鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)L取取100mm，標(biāo)記為：，標(biāo)記為：A型平鍵：鍵型平鍵：鍵16100 GB/T1096-1979 B型平鍵：鍵型平鍵：鍵B 16100 GB/T1096-1979C型平鍵：鍵型平鍵：鍵C 16100 GB/T1096-19792.2. 平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算平鍵聯(lián)接的失效形式和強(qiáng)度校核平鍵聯(lián)接的失效形式和強(qiáng)度校核普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）：普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）： 失效形式：失效形式：工作面的壓潰工作面的壓潰，

58、作聯(lián)接的作聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度校核擠壓強(qiáng)度校核。導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動(dòng)聯(lián)接）：導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動(dòng)聯(lián)接）： 失效形式：工作面的過(guò)度磨損失效形式：工作面的過(guò)度磨損， 按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。鍵的材料：鍵的材料：B 370 Mpa的碳素鋼，常用的碳素鋼，常用45鋼。鋼。普通平鍵的強(qiáng)度條件普通平鍵的強(qiáng)度條件: : pFklp3102kldTbLl（圓頭平鍵）（圓頭平鍵）Ll （平頭平鍵）（平頭平鍵）2bLl（單圓頭平鍵）（單圓頭平鍵）當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)鍵?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分布不

59、均勻性，在強(qiáng)鍵?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度校核中可按度校核中可按1.5個(gè)鍵計(jì)算。個(gè)鍵計(jì)算。將軸與鍵視為一體，作為研究對(duì)象，將軸與鍵視為一體，作為研究對(duì)象，0T 有：有：02dTF2TFd b）剪切強(qiáng)度條件）剪切強(qiáng)度條件 2/2bldTblTblFd2、半圓鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核、半圓鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核 TOaatkbhyd/2dFFbNyd/2dkLpFklp3102kldT pkldTp3102導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件：導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件：p許用壓強(qiáng)許用壓強(qiáng)：某減速器中有一直齒圓柱齒輪安裝在軸的兩個(gè)支承點(diǎn)之間，：某減速器中有一直齒圓柱齒輪安裝在軸的兩個(gè)支承點(diǎn)之間，齒輪和軸的材料

60、均為鍛鋼，用鍵構(gòu)成靜聯(lián)接。齒輪的精度為齒輪和軸的材料均為鍛鋼，用鍵構(gòu)成靜聯(lián)接。齒輪的精度為7級(jí)，裝齒輪處的軸徑級(jí)，裝齒輪處的軸徑d=70mm ，齒輪輪轂寬度為，齒輪輪轂寬度為100mm，需傳，需傳遞轉(zhuǎn)矩遞轉(zhuǎn)矩T=2200Nm，載荷有輕微沖擊。試設(shè)計(jì)此鍵聯(lián)接。，載荷有輕微沖擊。試設(shè)計(jì)此鍵聯(lián)接。解：解：1.選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸鍵聯(lián)接的類型：圓頭普通平鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接的類型：圓頭普通平鍵聯(lián)接 一般一般8 8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，故選擇級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，故選擇平鍵聯(lián)接；齒輪不在軸端，選用圓頭普通平鍵。平鍵聯(lián)接；齒輪不在軸端，選用圓頭普通平鍵。圓頭普通平鍵聯(lián)接